甬优中熟籼粳杂交稻高产形成相关形态生理特征

摘要

2014-2016年以10个甬优中熟籼粳杂交稻品种（品系）为参试材料，并以当地种植的常规粳稻（扬粳4038和扬粳4227）与杂交籼稻（新两优6380和扬两优6号）为对照，依据产量表现将10个甬优中熟籼粳杂交稻分成高产类型和中产类型，明确高产类型籼粳杂交稻的株型特征。在此基础上，基于作物生长模型从产量及其构成因素、干物质积累动态、源-库平衡、氮、磷、钾养分积累动态等方面阐明其产量优势形成的相关形态生理特征。本研究旨在揭示甬优中熟籼粳杂交稻高产形成相关形态生理特征，并为其在江苏苏中和苏北地区的推广种植以及发挥其产量优势提供理论与实践依据。主要结果如下:
　　(1)依据甬优系列中熟籼粳杂交稻的产量表现，将其分成高产类型（产量＞11.5thm-2）和中产类型（产量＜11.5thm-2）。两年中，甬优系列籼粳杂交稻高产类型为甬优2638、甬优2640、甬优1610、甬优1612和甬优1640;中产类型为甬优1851、甬优1852、甬优7753、甬优1763和甬优5854。穗长以杂交籼稻最高，单穗重和着粒密度则以高产类型最高;除穗下部二次枝粳籽粒数以杂交籼稻最高外，穗部其余5部位籽粒数均以高产类型、中产类型显著高于常规粳稻和杂交籼稻，且籽粒数以上部二次枝粳和中部二次枝粳的增加最为明显。上三叶的叶长和叶宽为中产类型＞杂交籼稻＞高产类型＞常规粳稻，高产类型上三叶的卷曲率高于对应的中产类型，上部第1、2、3叶的叶基角和披垂度以高产类型最低。高产类型株高为120.1cm，高于常规粳稻(103.5cm)，低于杂交籼稻(139.5cm)和中产类型(145.7cm);单茎茎干重、单茎鞘干重、茎秆单位节间干重以高产类型最高。与常规粳稻和杂交籼稻相比，甬优系列中熟籼粳杂交稻高产类型的每穗粒数显著高于对照，且以籽粒数在上部二次枝粳和中部二次枝粳的增加最为明显;上部高效叶直挺卷曲;株高适中(120cm)，节间长度配置合理，茎、鞘干重和单位长度节间干重均高于对照，茎秆充实好。
　　(2)常规粳稻在全生育期的茎蘖数均高于杂交籼稻和籼粳杂交稻。籼粳杂交稻高峰苗数低于常规粳稻和杂交籼稻，成穗率则高于常规粳稻和杂交籼稻。常规粳稻和杂交籼稻穗部6部位籽粒灌浆动态以Richards方程拟合较好;籼粳杂交稻穗下部二次枝粳籽粒灌浆动态以Logistic拟合较好外，其余穗部5部位以Richards方程拟合较好。籽粒最大灌浆速率和平均灌浆速率呈杂交籼稻＞常规粳稻＞籼粳杂交稻，达到最大灌浆速率的时间和有效灌浆时间呈籼粳杂交稻＞常规粳稻＞杂交籼稻。籼粳杂交稻穗部6个部位籽粒灌浆前、中、后期的灌浆量均显著高于常规粳稻和杂交籼稻。甬优籼粳杂交稻灌浆前、中、后期的灌浆持续天数显著高于常规粳稻和杂交籼稻，此3个灌浆阶段的籽粒平均灌浆速率呈杂交籼稻＞常规粳稻＞籼粳杂交稻。与常规粳稻和杂交籼稻相比，甬优中熟籼粳杂交稻栽后群体茎蘖数增长较慢，高峰苗低，成穗率高;灌浆前、中、后期具有较高的灌浆量，这主要是由于其在此阶段较长的灌浆天数和较多的穗粒数。
　　(3)甬优中熟籼粳杂交稻全生育期天数与对照常规粳稻和杂交籼稻接近。两年中，甬优中熟籼粳杂交稻平均产量为11.7thm-2，显著高于常规粳稻(10.8thm-2)和杂交籼稻(10.0thm-2)。日产量以籼粳杂交稻最高、杂交籼稻最低。不同类型品种干物质积累动态均以Gompertz方程拟合的效果较好，拟合系数一般在0.995左右。最大干物重积累速率以杂交籼稻最高、籼粳杂交稻其次、常规粳稻最低。籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交籼稻达最大干物重积累速率的时间分别在栽后62、67和62d。籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期干物重积累量均显著高于常规粳稻和杂交籼稻。籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期平均干物重积累速率显著高于常规粳稻和杂交籼稻。与常规粳稻和杂交籼稻相比，甬优中熟籼粳杂交稻全生育期与之接近，产量潜力更高。甬优中熟籼粳杂交稻干物质积累量大，积累优势体现在渐增、快增和缓增阶段，此三个阶段较高的干物质积累优势主要在于其较高的干物质积累速率。
　　(4)采用生长模型对各类型品种花后籽粒灌浆动态和植株干物质积累动态进行拟合（R2分别在0.985和0.981以上），并利用方程特征参数求出各品种库强与源强。两年中，甬优中熟籼粳杂交稻库强和源强平均为922和872g m-2，均高于对应的常规粳稻(843和778g m-2)和杂交籼稻(701和770g m-2)。籼粳杂交稻和常规粳稻源强与库强差值为正值（分别为51和65gm-2），杂交籼稻源强与库强差值为负值(-69g m-2)。就库活和源活变化而言，各品种花后库活均呈先升后降趋势，源活均呈先平稳后降趋势。籽粒灌浆初期至花后20d左右，各品种的源活均高于库活;此后，库活高于源活。水稻成熟期籽粒含氮率与源强与库强差值呈极显著线性负相关，亦与源强与库强比值呈显著线性负相关，表明成熟期籽粒含氮率过高会破坏植株群体的源-库平衡。与常规粳稻和杂交籼稻相比，籼粳杂交稻在库强和源强上均具优势，这也是其产量优势形成的重要基础。籼粳杂交稻、常规粳稻产量受库限制，在其今后的栽培和育种工作中，应重视提升库强。对于杂交籼稻而言，尽管其花后源-库差值为负值，但其花后贮藏在茎鞘中的同化物仍会满足籽粒库容充实，因此，尚不能确定其产量是否受源限制。
　　(5)两年中，籼粳杂交稻、常规粳稻和杂交籼稻成熟期植株氮素吸收量平均为251.8、213.9、201.3kg hm-2。两年中，籼粳杂交稻百公斤籽粒吸氮量高于常规粳稻和杂交籼稻。成熟期，籼粳杂交稻植株叶片氮素吸收量显著高于常规粳稻和杂交籼稻，茎鞘氮素吸收量呈常规粳稻＞籼粳杂交稻＞杂交籼稻，穗部氮素吸收量则以杂交籼稻和籼粳杂交稻显著高于常规粳稻。成熟期，植株叶片含氮量所占比例呈籼粳杂交稻＞常规粳稻＞杂交籼稻，茎鞘含氮量所占比例以常规粳稻显著高于籼粳杂交稻和杂交籼稻，穗部含氮量所占比例呈杂交籼稻＞常规粳稻＞籼粳杂交稻。不同类型品种栽后植株氮素积累动态均以Gompertz方程拟合的效果较好，拟合系数一般在0.995左右。各类型品种栽后氮素积累速率动态均呈先上升后下降趋势，籼粳杂交稻栽后植株最大氮素积累速率平均达4.6kg hm-2d-1，显著高于常规粳稻和杂交籼稻。就最大氮素积累速率出现时间而言，常规粳稻出现时间最长（栽后43-44d），籼粳杂交稻其次（栽后42-43d），杂交籼稻再其次（栽后41-42d）。与常规粳稻和杂交籼稻相比，籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期氮素积累量均较高;籼粳杂交稻在快增期较高的氮素积累量是由于其较高的持续天数和氮素积累速率，渐增期和缓增期较高的氮素积累量主要是由于其较高的氮素积累速率。
　　(6)籼粳杂交稻成熟期植株磷素吸收量平均为75.4kg hm-2，显著高于常规粳稻(62.2kg hm-2)和杂交籼稻(57.7kg hm-2)。不同类型品种磷素籽粒生产效率呈杂交籼稻＞常规粳稻＞籼粳杂交稻。甬优中熟籼粳杂交稻百公斤籽粒吸磷量平均为0.65，显著高于常规粳稻(0.59)和杂交籼稻(0.58)。与常规粳稻和杂交籼稻相比，拔节期籼粳杂交稻叶片和茎鞘磷素吸收量较高。抽穗期籼粳杂交稻叶片磷素吸收量较低，茎鞘磷素吸收量介于二者之间，穗部磷素吸收量较高。成熟期各类型品种叶片磷素吸收量差异较小，茎鞘磷素吸收量以常规粳稻和杂交籼稻显著高于籼粳杂交稻，籼粳杂交稻穗部磷素吸收量显著高于常规粳稻和杂交籼稻。各类型品种中，花后叶片磷素转运量呈杂交籼稻＞常规粳稻＞籼粳杂交稻，花后茎鞘磷素转运量呈杂交籼稻＞籼粳杂交稻＞常规粳稻。籼粳杂交稻栽后植株磷素积累动态以Gompertz方程拟合较好，常规粳稻和杂交籼稻栽后植株磷素积累动态以Logistic方程拟合较好。籼粳杂交稻最大磷素积累速率高于常规粳稻和杂交籼稻。籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交籼稻达到最大磷素积累速率的时间大致在栽后50-52、59-60和61-63d。籼粳杂交稻在快增期和缓增期的磷素积累量显著高于常规粳稻和杂交籼稻。渐增期的磷素积累量以常规粳稻最高、杂交籼稻其次、籼粳杂交稻最低。籼粳杂交稻在快增期和缓增期的磷素积累速率和积累时间均高于常规粳稻和杂交籼稻。渐增期阶段的磷素积累时间以杂交籼稻最高、籼粳杂交稻最低，渐增期磷素积累速率以常规粳稻最高、籼粳杂交稻最低。与常规粳稻和杂交籼稻相比，甬优中熟籼粳杂交稻拔节期叶片和茎鞘、抽穗期和成熟期穗部磷素吸收量及成熟期植株磷素总积累量大;籼粳杂交稻在快增期和缓增期的磷素积累具有优势，这是由于其此两阶段较高的磷素积累速率和积累时间。

目录

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1 研究的背景、目的与意义

2 国内外研究进展

2．1 不同类型品种株型特征差异

2．2 不同类型品种产量构成因素差异

2．3 不同类型品种干物质积累特征差异及模型分析

2．4 不同类型品种源-库关系差异及模型分析

2．5 不同类型品种氮素积累差异及模型分析

2．6 不同类型品种磷素积累差异及模型分析

2．7 不同类型品种钾素积累差异及模型分析

3 研究选题的提出

4 研究思路与方法

5 研究的主要内容

6 研究的技术路线

参考文献

第二章 甬优中熟籼粳杂交稻的株型特征

0 引言

1 材料与方法

1．1 试验材料与栽培管理

1．2 测定项目与方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 产量及其构成因素

2．2 穗部性状

2．3 上三叶的形态特征

2．4 不同生育期的叶面积指数和比叶重

2．5 茎秆特征

3 讨论

3．1 甬优系列籼粳杂交稻中熟高产类型的穗部特征

3．2 甬优系列籼粳杂交稻中熟高产类型的叶片形态和茎秆特性

4 结论

参考文献

第三章 甬优中熟籼粳杂交稻产量构成因素特征

1．1 试验材料与栽培管理

1．2 测定项目与方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 产量及其构成因素与抽穗至成熟期天数

2．2 茎蘖动态

2．3 花后籽粒增重动态及其拟合方程

2．4 花后籽粒灌浆速率及灌浆特征参数

3 讨论

3．1 甬优中熟类型籼粳杂交稻茎蘖动态特征

3．2 甬优中熟类型籼粳杂交稻的灌浆特性

4 结论

参考文献

第四章 甬优中熟籼粳杂交稻干物质积累动态模型与特征

0 引言

1 材料与方法

1．1 试验材料与栽培管理

1．2 测定项目与方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 生育期、产量及日产量

2．2 干物质积累动态及方程参数

2．3 不同类型品种干物质积累速率及积累特征参数

3 讨论

3．1 甬优中熟类型籼粳杂交稻的产量优势及其生育期

3．2 甬优中熟类型籼粳杂交稻干物质积累模型的建立及特征参数

4 结论

参考文献

第五章 甬优中熟籼粳杂交稻花后源-库关系分析

0 引言

1 材料与方法

1．1 试验材料与栽培管理

1．2 测定项目与方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 各品种花后穗部增重动态

2．2 各品种花后植株增重动态

2．3 各品种源库关系比较及其与籽粒含氮率相关性

2．4 各品种源、库活变化

3 讨论

3．1 不同类型品种花后源库关系及产量限制因子

3．2 水稻成熟期籽粒含氮率与植株花后衰老关系

4 结论

参考文献

第六章 甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素积累模型与特征

0 引言

1 材料与方法

1．1 试验材料与栽培管理

1．2 测定项目与方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 不同类型品种产量、成熟期氮素吸收量及氮素利用率

2．2 不同类型品种成熟期各器官氮素吸收量

2．3 植株氮素积累动态及方程参数

2．4 不同类型品种氮素积累速率及积累特征参数

3 讨论

3．1 甬优中熟类型籼粳杂交稻氮素积累与利用效率

3．2 甬优中熟类型籼粳杂交稻植株氮素积累模型的建立及特征参数

4 结论

参考文献

第七章 甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株磷素积累模型与特征

1 材料与方法

1．1 试验材料与栽培管理

1．2 测定项目与方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 不同类型品种产量、成熟期磷素吸收量及磷素利用率

2．2 不同类型品种主要生育期各器官磷素吸收量及花后磷素转运量

2．3 植株磷素积累动态及方程参数

2．4 植株磷素积累特征参数

3 讨论

3．1 甬优中熟类型籼粳杂交稻磷素积累、利用与转运特征

3．2 甬优中熟类型籼粳杂交稻植株磷素积累模型的建立及特征参数

4 结论

参考文献

第八章 甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株钾素积累模型与特征

1．2 测定项目与方法

1．3 数据处理

2 结果与分析

2．1 不同类型品种产量、成熟期钾素吸收量及钾素利用率

2．2 不同类型品种主要生育期各器官钾素吸收量

2．3 植株钾素积累动态及方程参数

2．4 植株钾素积累特征参数

3 讨论

3．1 甬优中熟类型籼粳杂交稻钾素积累与利用效率特征

3．2 甬优中熟类型籼粳杂交稻植株钾素积累模型的建立及特征参数

4 结论

参考文献

第九章 结论与讨论

1 结论

1．1 甬优中熟籼粳杂交稻高产品种的株型特征

1．2 甬优中熟籼粳杂交稻产量构成因素特征

1．3 甬优中熟籼粳杂交稻干物质积累动态模型与特征

1．4 甬优中熟籼粳杂交稻花后源-库关系分析

1．5 甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素积累模型与特征

1．6 甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株磷素积累模型与特征

1．7 甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株钾素积累模型与特征

2 讨论

2．1 关于不同类型品种花后源-库关系特征比较

2．2 关于不同类型品种栽后干物质及氮磷钾养分吸收积累模型与特征

3 值得进一步研究的内容

参考文献

致谢

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